旋挖钻机在桥梁桩基础施工中的应用
2018-11-14 9:04:13 点击：
旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。旋挖钻开挖桩基础广泛应用于公路桥梁、市政建设、建筑基础开挖等多个工程领域。本文以介绍旋挖钻机施工桩基础的施工工艺。
关键词 旋挖钻机；桥梁；桩基础
中图分类号TU7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）49-0173-02
1 施工准备
采用全站仪根据极坐标法对桩孔准确定位并沿切线、法线方向放护桩，以便随时检查桩孔位置是否偏离设计位置，施工中加强对桩孔及护桩进行复核，发现问题及时妥善处理，从而保证桩位准确定位。
2 护筒制作与埋设
2.1护筒制作
采用内径比钻头直径大0.2m~0.4m的钢护筒，护筒高2.0m，采用6mm厚钢板制作。为增加刚度防止变形，在护筒上下端和中部的外侧各焊一道加劲肋。
2.2护筒埋设
1）采用挖埋法埋设护筒，护筒与孔壁之间采用粘土挤密夯实；
2）护筒顶端高程，高出地下水位或孔外水位1.0m~2.0m；当护筒处于旱地时，其顶端高出地下水位1.0m~2.0m，同时高出地面0.3m；护筒顶标高应高出地下水位和施工最高水位1.5m~2.0m；
3）护筒底端埋置深度，在旱地或浅水处，对于粘土应为1.0m~1.5m；对于砂土不得小于1.5m，并将护筒周围0.5m~1.0m范围内的土挖除，夯填粘性土至护筒底0.5m以下；在深水河床为软土、淤泥、砂土处，护筒底埋置深度不小于3.0m；当软土、淤泥层较深厚时，尽可能深入到不渗水层粘土内1.0m~1.5m，或卵石层内0.5m~1.0m；4）护筒中心竖直线与桩孔中心线重合，平面允许误差为50mm，竖向线倾斜不大于1%。
3 钻孔
3.1钻机就位
旋挖钻机就位前采用经纬仪对钻机钻杆进行精确定位，钻机（架）底座垫稳，不得随意移动，检验钻头直径，并调整使钻杆垂直，合格后根据四角控制拉好的“十字线”对准桩位，经检查合格后方可开钻，钻孔过程中，成孔中心必须对准桩位中心。
3.2泥浆与护壁
在原地挖设泥浆池生产泥浆，并在泥浆池内侧衬一层土工布，以防止泥浆渗漏和地下水渗入泥浆池内。
采用化学泥浆或粘土造浆护壁。调制的钻孔泥浆，由试验室试验后提供各项指标，并根据地层情况采用不同的性能指标，一般性能指标控制在：比重1.06~1.15，粘度18~28S，含砂率4%~8%，在钻进过程中加入粘土，利用钻头反复冲钻以制成泥浆。
根据地层状况及时调整泥浆性能，保证成孔速度和质量，随孔深的增加向孔内及时连续地补充泥浆，以维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。
3.3钻进成孔
旋挖钻机一次性成孔，钻杆为伸缩式钻杆，钻头为筒式活门掏渣筒。钻进时钻头对准桩位中心，液压装置加压，旋转钻进，操作室内显示进尺深度及钻头位置，掏渣筒掏满后提出卸渣，如此反复钻进、卸渣，直至成孔。
整个钻进过程中，始终保持孔内水位高出地下水位1.5m~2.0m，并低于护筒顶面0.3m以防溢出，掏渣后应及时补水。
钻进中注意均匀、合理地下放钻杆的长度。否则会降低钻进速度或发生安全事故。
钻进至护筒底2m~3m后适当加大落杆长度和力度以便适当加大钻进速度。
密切观察桩机工作情况，周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生。
桩孔的钻进应连续作业，不得中途停止，应经常注意土层变化，在土层变化处均应采取渣样，判断土层，记入记录表中的钻碴情况栏，并与地质剖面图核对。
在开孔阶段，为使钻渣挤入孔壁，可待钻进4m~5m后再掏渣。正常钻进每班至少掏渣一次。
在松软土层，采用旋挖钻机钻进快，故掏渣应较勤。锥管内装满钻渣后，立即提锥倒渣。管锥装满状态，可根据实际测定。
掏渣后及时向孔内添加泥浆或清水以维护水头高度。投放粘土自行造浆的，一次不可投入过多，以免粘钻头、卡钻头。
4 成孔与清孔
钻进过程中，认真及时填写钻进记录，详细记录地层变化情况、有关问题及处理措施和效果，当发现地层异常时，及时分析并提出解决办法。当成孔深度达到设计深度，清孔换浆后，进行成孔质量检验。
5 钢筋笼的制作和吊放
钢筋笼集中在钢筋加工场进行加工、制作，钢筋连接方式为绑扎与焊接，主筋与加强箍筋必须全部焊接，以增加钢筋笼的刚度，箍筋与主筋采用绑扎方；钢筋笼根据设计长度分段制作、检验、运输、吊装，运输采用拖车，吊装采用汽车吊，吊装时再采用焊接方式将各段连接。
钢筋笼采用两点吊放，防止扭转弯曲发生永久性变形。吊放要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下放，避免碰撞孔壁；在钢筋笼下放前在钢筋笼上焊接预制混凝土定位块，以保证混凝土保护层厚度。另外，混凝土灌注时需采用吊钩和顶管以防止钢筋笼上浮、下沉。
两段钢筋笼在孔口拼接时，采用单面搭接焊，有效焊缝长为10d（d为钢筋直径），接头互相错开，保证同一截面内接头数目不超过钢筋总数的50%，相邻接头的间距不小于35d。钢筋笼焊接完毕后，补足接头部位的螺旋筋，方可继续下笼。下放完毕，根据钢筋笼设计标高及护筒顶标高，确定吊筋长度。
钢筋笼采用汽车吊一次性整体吊装入孔时，入孔后牢固定位，以免在混凝土灌注过程中发生掉笼或浮笼现象。
钢筋笼位置应正确，其偏差不大于±10mm，垂直度偏差不大于2‰。
6 混凝土灌注
灌注前进行二次清孔，孔底沉渣符合施工要求，确保成桩质量。导管由管径300mm的无缝钢管组成，用装有垫圈的法兰盘连接管节。灌注砼连续进行，并勤测孔深、勤拆导管，导管的埋深控制在2m~6m，并作好灌注记录。若桩基钢筋有半笼设计，为防止钢筋笼上浮，当灌注的砼顶面距钢筋骨架底部1m左右，降低砼的灌注速度，砼上升到钢筋骨架底口4m以上时，提升导管，使底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常的灌注速度。灌注桩高度应超过桩顶设计标高0.5m~1.0m，并在接桩前人工配合风镐凿除。
7 桩检测
对每一根成桩都应采用无破损法进行检测；成桩质量检测合格后，进行下道工序的施工。
在整个钻孔桩的施工过程中，对每个工序认真做好施工试验、检查记录，以测定成桩的质量。
关键词 旋挖钻机；桥梁；桩基础
中图分类号TU7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）49-0173-02
1 施工准备
采用全站仪根据极坐标法对桩孔准确定位并沿切线、法线方向放护桩，以便随时检查桩孔位置是否偏离设计位置，施工中加强对桩孔及护桩进行复核，发现问题及时妥善处理，从而保证桩位准确定位。
2 护筒制作与埋设
2.1护筒制作
采用内径比钻头直径大0.2m~0.4m的钢护筒，护筒高2.0m，采用6mm厚钢板制作。为增加刚度防止变形，在护筒上下端和中部的外侧各焊一道加劲肋。
2.2护筒埋设
1）采用挖埋法埋设护筒，护筒与孔壁之间采用粘土挤密夯实；
2）护筒顶端高程，高出地下水位或孔外水位1.0m~2.0m；当护筒处于旱地时，其顶端高出地下水位1.0m~2.0m，同时高出地面0.3m；护筒顶标高应高出地下水位和施工最高水位1.5m~2.0m；
3）护筒底端埋置深度，在旱地或浅水处，对于粘土应为1.0m~1.5m；对于砂土不得小于1.5m，并将护筒周围0.5m~1.0m范围内的土挖除，夯填粘性土至护筒底0.5m以下；在深水河床为软土、淤泥、砂土处，护筒底埋置深度不小于3.0m；当软土、淤泥层较深厚时，尽可能深入到不渗水层粘土内1.0m~1.5m，或卵石层内0.5m~1.0m；4）护筒中心竖直线与桩孔中心线重合，平面允许误差为50mm，竖向线倾斜不大于1%。
3 钻孔
3.1钻机就位
旋挖钻机就位前采用经纬仪对钻机钻杆进行精确定位，钻机（架）底座垫稳，不得随意移动，检验钻头直径，并调整使钻杆垂直，合格后根据四角控制拉好的“十字线”对准桩位，经检查合格后方可开钻，钻孔过程中，成孔中心必须对准桩位中心。
3.2泥浆与护壁
在原地挖设泥浆池生产泥浆，并在泥浆池内侧衬一层土工布，以防止泥浆渗漏和地下水渗入泥浆池内。
采用化学泥浆或粘土造浆护壁。调制的钻孔泥浆，由试验室试验后提供各项指标，并根据地层情况采用不同的性能指标，一般性能指标控制在：比重1.06~1.15，粘度18~28S，含砂率4%~8%，在钻进过程中加入粘土，利用钻头反复冲钻以制成泥浆。
根据地层状况及时调整泥浆性能，保证成孔速度和质量，随孔深的增加向孔内及时连续地补充泥浆，以维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。
3.3钻进成孔
旋挖钻机一次性成孔，钻杆为伸缩式钻杆，钻头为筒式活门掏渣筒。钻进时钻头对准桩位中心，液压装置加压，旋转钻进，操作室内显示进尺深度及钻头位置，掏渣筒掏满后提出卸渣，如此反复钻进、卸渣，直至成孔。
整个钻进过程中，始终保持孔内水位高出地下水位1.5m~2.0m，并低于护筒顶面0.3m以防溢出，掏渣后应及时补水。
钻进中注意均匀、合理地下放钻杆的长度。否则会降低钻进速度或发生安全事故。
钻进至护筒底2m~3m后适当加大落杆长度和力度以便适当加大钻进速度。
密切观察桩机工作情况，周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生。
桩孔的钻进应连续作业，不得中途停止，应经常注意土层变化，在土层变化处均应采取渣样，判断土层，记入记录表中的钻碴情况栏，并与地质剖面图核对。
在开孔阶段，为使钻渣挤入孔壁，可待钻进4m~5m后再掏渣。正常钻进每班至少掏渣一次。
在松软土层，采用旋挖钻机钻进快，故掏渣应较勤。锥管内装满钻渣后，立即提锥倒渣。管锥装满状态，可根据实际测定。
掏渣后及时向孔内添加泥浆或清水以维护水头高度。投放粘土自行造浆的，一次不可投入过多，以免粘钻头、卡钻头。
4 成孔与清孔
钻进过程中，认真及时填写钻进记录，详细记录地层变化情况、有关问题及处理措施和效果，当发现地层异常时，及时分析并提出解决办法。当成孔深度达到设计深度，清孔换浆后，进行成孔质量检验。
5 钢筋笼的制作和吊放
钢筋笼集中在钢筋加工场进行加工、制作，钢筋连接方式为绑扎与焊接，主筋与加强箍筋必须全部焊接，以增加钢筋笼的刚度，箍筋与主筋采用绑扎方；钢筋笼根据设计长度分段制作、检验、运输、吊装，运输采用拖车，吊装采用汽车吊，吊装时再采用焊接方式将各段连接。
钢筋笼采用两点吊放，防止扭转弯曲发生永久性变形。吊放要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下放，避免碰撞孔壁；在钢筋笼下放前在钢筋笼上焊接预制混凝土定位块，以保证混凝土保护层厚度。另外，混凝土灌注时需采用吊钩和顶管以防止钢筋笼上浮、下沉。
两段钢筋笼在孔口拼接时，采用单面搭接焊，有效焊缝长为10d（d为钢筋直径），接头互相错开，保证同一截面内接头数目不超过钢筋总数的50%，相邻接头的间距不小于35d。钢筋笼焊接完毕后，补足接头部位的螺旋筋，方可继续下笼。下放完毕，根据钢筋笼设计标高及护筒顶标高，确定吊筋长度。
钢筋笼采用汽车吊一次性整体吊装入孔时，入孔后牢固定位，以免在混凝土灌注过程中发生掉笼或浮笼现象。
钢筋笼位置应正确，其偏差不大于±10mm，垂直度偏差不大于2‰。
6 混凝土灌注
灌注前进行二次清孔，孔底沉渣符合施工要求，确保成桩质量。导管由管径300mm的无缝钢管组成，用装有垫圈的法兰盘连接管节。灌注砼连续进行，并勤测孔深、勤拆导管，导管的埋深控制在2m~6m，并作好灌注记录。若桩基钢筋有半笼设计，为防止钢筋笼上浮，当灌注的砼顶面距钢筋骨架底部1m左右，降低砼的灌注速度，砼上升到钢筋骨架底口4m以上时，提升导管，使底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常的灌注速度。灌注桩高度应超过桩顶设计标高0.5m~1.0m，并在接桩前人工配合风镐凿除。
7 桩检测
对每一根成桩都应采用无破损法进行检测；成桩质量检测合格后，进行下道工序的施工。
在整个钻孔桩的施工过程中，对每个工序认真做好施工试验、检查记录，以测定成桩的质量。
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